Femtosecond laser ablation for controlling micro and nano structruration

Le développement actuel de la technologie induit une constante nécessité d’obtenir des tailles de plus en plus petites pouvant descendre jusqu’à des dimensions micrométriques et sub -micrométriques. L’ablation laser, qui a le grand avantage d’un enlèvement de matière très précis, est un candidat prometteur. Dans cette thèse on démontre la faisabilité de tirer avantage des impulsions laser femtosecondes avec la matière pour la micro et nano structuration, et ceci en ayant développé une machine compacte de grande précision et flexibilité. Une approche théorique comparant les régimes d’interaction à haute et basse cadence est présentée. Des investigations de l’efficacité du temps de procédé aussi bien que l’effet de la cadence pendant l’ablation de métaux ont été effectuées. Le potentiel de l’outil multifonctionnel couplé avec un oscillateur laser femtoseconde à haute cadence est montré pour différentes applications en biotechnologie. Les résultats sur la cartographie d’une large zone aussi bien que la nano découpe de précision de tissus biologiques et de matériaux variés sont présentés. Cet outil polyvalent couvre de larges domaines de recherche de la nano découpe d’échantillons biologiques aussi bien que la nanostructuration de différents types de matériaux. C’est d’un grand intérêt pour de nombreuses applications en science des matériaux, nanobiotechnologie et nanomédecineThe current development of technology makes constant the necessity of getting smaller and smaller features sizes down to micrometer and sub micrometer scales. Laser ablation, which has the great advantage of precise material removal, is a promising candidate. In this dissertation we have demonstrated the feasibility to take advantage of the interaction of femtosecond laser pulses with matter for micro- and nano-structuration and this by having developed a compact and high accurate and flexible apparatus. An analyse of the specific physical mechanisms of laser-matter interaction in the femtosecond regime is presented. Investigations on processing time efficiency as well as the effect of the repetition rate during ablation of metals have been performed. The potential of the multifunctional tool coupled with a compact high repetition rate femtosecond oscillator is shown for different applications in biotechnology. Results on large area mapping as well as accurate nanoprocessing of biological tissue and various materials are presented. This versatile tool covers wide research fields from the nanoprocessing of biological samples as well as the nanostructuring of different type of materials. It is of great interest for many applications in material science, nanobiotechnology and nanomedicin